Какова величина отрицательного заряда, если после получения одинаковых зарядов два шарика массой 1,5 г каждый разошлись

Тема занятия: Закон Кулона

Пояснение:
Для решения данной задачи мы можем использовать закон Кулона, который устанавливает взаимодействие между двумя зарядами. Закон Кулона гласит, что сила взаимодействия между двумя зарядами пропорциональна их величинам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. В нашем случае у нас есть два шарика с одинаковыми зарядами, массой 1,5 г каждый, которые отталкиваются друг от друга на расстояние 10 см и образуют угол 60°.

Решение:
Мы можем использовать закон Кулона для определения величины заряда. Формула для этого выглядит следующим образом:

F = (k * q1 * q2) / r^2

где F - сила взаимодействия, k - постоянная Кулона (9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2), q1 и q2 - величины зарядов на шариках, r - расстояние между шариками.

Мы знаем, что сила взаимодействия равна силе упругости нити, которая может быть определена как F = m * g * tan(θ), где m - масса одного из шариков, g - ускорение свободного падения, θ - угол между нитями.

Таким образом, у нас есть два уравнения:

F = (k * q1 * q2) / r^2
F = m * g * tan(θ)

Подставляя значения (k = 9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2, m = 1,5 г = 0,0015 кг, g = 9,8 м/с^2, r = 10 см = 0,1 м и θ = 60°) во второе уравнение, мы можем найти силу взаимодействия.

Исходя из этого, мы можем решить уравнение относительно величины заряда q:

(q1 * q2) = (F * r^2) / k
q = sqrt((F * r^2) / k)

Подставляя значения вычисленной силы F и постоянной Кулона k в эту формулу, мы можем найти искомую величину отрицательного заряда q.

Например:
Дано: m = 1,5 г (масса шарика), g = 9,8 м/с^2 (ускорение свободного падения), r = 10 см (расстояние между шариками), θ = 60° (угол между нитями)

Решение:
F = m * g * tan(θ)
F = (0,0015 кг) * (9,8 м/с^2) * tan(60°)
F ≈ 0,02429 Н (тяжесть нити)

q = sqrt((F * r^2) / k)
q = sqrt((0,02429 Н * (0,1 м)^2) / (9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2))
q ≈ 3,60 * 10^(-7) Кл (величина отрицательного заряда)

Совет:
Для лучшего понимания закона Кулона и решения подобных задач рекомендуется изучить основные принципы электростатики, включая определение заряда, взаимодействия между зарядами и понятие постоянной Кулона.

Закрепляющее упражнение:
Два шарика с массой 2 г и зарядом 2 * 10^(-6) Кл каждый отталкиваются на расстояние 15 см. Найдите величину силы взаимодействия между шариками.